两台37kW三相交流电动机的动力配电柜设计.doc

1、设计说明书目录1.引言( )2.基本原理( )3.结构设计说明( )4.技术指标分析( )5.结论( )6.参考文献( )7.致谢( )8.设计图纸(附页 1)9.其他相关材料(附页 2)第一章 引言低压电气柜是由一个或多个开关电器和相关的控制、测量、信号、保护、调节等单元构成，由制造厂完成所有内部电气和机械连接，用结构部件完整地组装在一起的一种组合体。目前，国内实际使用的电控类和低压配电类电器柜的行业几乎包括了国民经济的全部行业。据有关资料显示，我国发电量及用电量以平均每年 10%的速度增长，社会对高低压配电柜的需求量也逐渐加大。传统的高低压成套设备逐步向智能化、自动化方向发展。这次设计的动

2、力配电柜的控制对象为某乡工业用水水厂两台三相交流异步电动机，使其能正常工作。使用自扇冷式三相异步电动机，电动机正常运行时的接法为“Y”形。第二章 基本原理三相交流异步电动机工作原理：三相对称绕组，通入三相对称交流电，将在空间产生旋转磁场，此磁场切割转子导体，将在转子中产生感应电动势及感应电流，并且转速低于同步速并与同步速方向相同旋转。第三章 结构设计说明(一) 控制方案分析1. 确定启动方法对于两台 37kW 的三相异步电动机，如果直接启动，启动电流将使电网电压发生较大的波动而影响其他电动机或电器的正常工作，所以需要采用减压启动。三相异步电动机常用的减压启动方法有：定子电路串电阻器（或电抗器）

3、减压启动法；星形-三角形减压启动法；自耦变压器加压启动法等几种。因电动机的接线方式是星形，所带负载又为重载，根据各种启动方法的特点，我选择自耦变压器减压启动法启动。2. 电动机的控制原则在电动机的启动、调速、反向与制动过程中，按不同参数的变化来实现自动控制，称为电力拖动自动控制原则。各种控制原则及特点见下表。选择控制原则时，除考虑本身特点外，还应考虑电力控制系统提出的基本要求、安全可靠性、操作维修等因素。电动机控制原则及特点控制原则 特点时间原则电路简单、不受电机参数、电网电压等参数的影响，任何电动机都适用速度原则 电路简单，控制加速时受电网电压影响，制动时则无影响电流原则 电路联锁较复杂，可

4、靠性差，受各种参数影响大电势原则 较准确反映电动机转速行程原则 电路简单，不受各种参数影响，只反映运动部件的位置根据各种控制原则的特点，综合考虑选用时间原则进行控制。3.电气控制电路的联锁环节和电动机的保护环节为了保证电力拖动控制系统中电动机、各种电器和控制电路能正常运行，消除可能出现的危险因素，并在出现电气故障时，尽可能缩小故障范围，保障人身和设备的安全，必须对电力拖动控制系统设置各种联锁和保护环节。1） 联锁环节在控制电路中，常用的联锁有自锁环节、互锁环节、顺序动作环节和机械联锁等，以保证生产工艺要求的实现与电路安全可靠的工作。2） 电动机的保护环节电动机常用的保护环节有短路保护、过电流保

5、护、热保护、零电压和欠电压保护、弱磁保护及超速保护等。电力拖动系统中，根据不同的工作情况，对电动机设置一种或几种保护措施。此设计中要求有过载、缺相、短路等保护，确定保护元件如下：断路器、热继电器和熔断器。(二) 原理图设计1.主电路设计在设计主电路时除要考虑有关保护外，对主电路中的电流大小还应有指示。根据以上的方案以及设计要求，设计两台电动机控制线路的主电路，如下图：3. 控制电路设计根据控制要求和主电路的设计方案设计控制电路。设计时应注意：在启动过程中应保证 KM3、KM6 不能得电； 启动结束后应将自耦变压器 T1、T2 切除。所设计的控制电路如图：(二) 控制电路原理分析鉴于两台电动机控

6、制电路的原理相同，现选取其中一台电动机（M1 ）进行分析。合上主电路中的 QS1、QF1HL5 、HL6 亮（通电指示）1. 电动机启动按下 SB3 或 SB4KM1 得电自锁KM2 得电，KT1 得电且延时HL5、HL6 熄灭；HL3、HL4 亮电动机启动KT1 延时时间到KA1 得电自锁KM1 失电；HL3 、HL4 熄灭KM3 得电；KT1、KM2 失电电动机正常运行，HL1、HL2 亮2. 电动机停止按下 SB1或 SB2后，KM3 失电，电动机停止。3. 控制电路的互锁保护KM1 得电时，其串在 KM3线圈支路上的常闭触头断开，保证了KM3不能得电；KM3 得电的前提是 KA1得电，

7、KA1 的常闭触头又会将KM1切断，保证电动机在全压运行时，KM1、KM2 线圈处于断电状态，因而将自耦变压器 T1切除。另外，改控制电路中，点划线框中的元件，设在异地控制箱内。第四章 技术指标分析（一）元器件的选择1.自耦变压器的选择选择自耦变压器主要是选择其型号与功率。对于启动用自耦变压器型号主要有 QZB1和 ZOB1O两种，在此我选用 QZB1系列的自耦变压器；对于功率，原则上应与所控制的电动机的功率相同，但由于市场上没有 37kW这个功率等级的自耦变压器出售，所以我选用40kW，即外形尺寸为 380mm138mm297mm。2.接触器的选择该控制线路中共使用了三只交流接触器，因控制电

8、路的电压未交流 380V，故三只接触器的线圈额定电压均为 380V。又因控制的是三相笼型异步电动机的启动与停止，故选用的类型均为 AC-3。由于电路电压为 380V，故所选接触器的额定电压应不小于380V。因三个接触器 KM1、KM2、KM3 在工作时流过主触头的电流大小不一样，所以应该分别加以选择。因接触器 KM3是在电动机正常运行时踩工作，流过主触头的电流为电动机的额定电流 71.2A，根据接触器的选择原则，可选额定电流为 100A的 CJ20-100型接触器。改电动机虽采用减压启动，但启动时流过 KM2的电流仍会远远超过主电路的额定电流。又由于KM2的工作时间较短，因此所选接触器的额定电

9、流可以适当小于实际变压器的“Y”点接头，不但工作的时间较短，且流过的电流也较平稳，所以可以选择 CJ20-63型接触器，此接触器的额定电流为63A。3.低压断路器的选择根据低压断路器的选择原则，所选断路器的额定工作电压必须不小于电路额定电压 380V；额定电流必须不小于主电路的额定电流71.2A；额定短路通能力应不小于电路中可能出现的最大短路电流，经计算最大短路电流约为 16kA。断路器欠电压脱扣器额定电压应等于电路额定电压 380V；作为电动机保护的断路器，其瞬时整定电流应 815倍的电动机额定电流。根据以上要求我选用 DZ20Y-100/3300型塑料外壳式低压断路器。4. 刀开关的选择因电路电压为流 380V，电动机的工作电流为 71.2A，再考虑控制电路中各电器线圈的工作电流，可选额定电压为流 380V，额定电流为 200A的 HD13系列 3级刀开关，型号为 HD13BX-200/31。5.热继电器的选择为保护电动机不会因缺相而烧坏，所选热继电器除具有过载保护作用外，还应具有缺相保护的功能。所以我选用 JR16系列的热继电器。6.电流互感器与电流表的选择因电动机的额定电流为 71.2A，电流互感器一次侧的额定电流值